CN103003034A - 六足设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种六足设备，包括——优选板状的——接纳件，在所述接纳件上设有至少五个、优选六个在铰接装置中支承的杆件，其中每个杆件的另一个端部都铰接设置在一支架上，其中所有支架都能沿圆形轨迹运动，其特征在于，每个支架设置在一单独的承载环（13）上，其中相应的承载环能连同设置在其上的支架一起运动，每个承载环形成机电式的驱动装置的转子（15）或转子的一部分，所述驱动装置还包括配属于相应的承载环的环状定子。

Description

六足设备

技术领域

本发明涉及一种六足设备/STEWART平台/六自由度并联机构（Hexapod），包括一优选是板状的接纳件，在该接纳件上设置有至少五个、优选六个在独立的铰接装置中支承的杆件，其中每个杆件的另一个端部都铰接设置在一支架上，所有支架都能沿圆形轨迹运动。

背景技术

六足设备是一种调整或控制装置，用它可以任意改变位于尤其是板状接纳件上的物体的空间位置/姿态。为此例如也可以是环等的接纳件与至少五个、最好六个用单独的铰接装置支承的、长度相同的杆件相铰接，其中每个杆件以其另一个端部铰接在一支架上。每个支架可动地设置在一公共的圆轨上，也就是说可以沿通过该圆轨规定的圆形运动轨迹移动。通过支架的运动必然改变与之铰接的杆件的距离，其中根据杆件的距离必然改变相应的杆件的夹角，从而改变位于接纳件上的杆件铰接装置的空间位置。由此可以控制可动接纳件的所有六个自由度。但是基于在一公共的圆轨上对支架的导向而使可控的位置受到限制，无法用这种六足设备实现特殊的调整物体。

对于开头所述的具有一个可动引导所有支架的公共的圆环轨道的已知六足设备，另一技术问题在于，使每个支架与自己的驱动单元、亦即自己的驱动电机相连接，所述电机连同支架一起运动。也就是说，不仅支架沿圆环轨道运动，其驱动电机也沿圆环轨道运动，该驱动电机例如通过齿轮机构与相应的圆环轨道齿啮合。因为每个驱动电机与一连接导线连接，所以在原则上可能的接纳件的360°转动中，亦即当所有支架在圆形轨道上行驶360°时，会造成导线的缠绕。也就是说，360°转动仅受限制地是可能的。

发明内容

因此本发明的目的是提供一种改进的六足设备。

为了实现所述目的，对于开头所述类型的六足设备，按照本发明的第一可选方案提出，每个支架设置在一单独的承载环上，其中相应的承载环能连同设置在其上的支架一起运动，每个承载环形成机电式驱动装置的转子或转子的一部分，所述驱动装置还包括分派给相应承载环的环状定子。

在本发明的六足设备中——对于所有本发明的备选方案都满足的是：取消了由现有技术已知的支架在仅仅一个圆形轨道载体上的“刚性”连接。按照本发明，每个支架设置在一个单独的承载环上，亦即设有至少五个、优选六个单独的支架-承载环对。每个承载环带动支架运动，亦即支架固定设置在承载环上。承载环围绕其中心转动。为了实现该转动运动，设有各一个机电式的驱动装置，其包括磁场驱动的转子以及定子。根据本发明，承载环本身形成转子或转子的一部分，即承载环相对于位置固定的、同样是环状的配属于该承载环的定子转动。因此，转子-定子布置结构在驱动装置部件——即转子和定子——之间不具有机械的驱动连接，这与现有技术中不同，在现有技术中通常设有驱动电机，电机通过齿轮与相应的齿部啮合，像开头所述的那样。相反，驱动通过在定子和转子之间建立的、沿着定子传播的磁场实现，该磁场局部与转子、即承载环共同作用并驱动承载环。

根据本发明设计的、通过配属或布置在相应的为支架专门指定的单独的承载环上而使支架“解耦”以及驱动装置作为转子-定子驱动装置的设计——这种设计实现了把承载环设计为无输入的供电线路或类似物的、纯粹转动的部件——特别有利地实现了，在无电缆缠绕风险的情况下使单个承载环任意频繁地转动360°，进而完成要求多次360°转动的复杂的调节任务。

在承载环和相应定子的空间布置方面可以设想不同的设计方案。在本发明的优选的备选方案中，承载环同心地重叠布置，亦即承载环以平行的水平平面叠置，其中各承载环围绕一公共的中央转动轴转动。相应地，配属于各个承载环的定子当然也同心地重叠布置。在该设计方案中，承载环都具有相同的直径，各相应的定子也是如此。也可以设想，所有承载环同心地嵌套布置，即环直径逐环减小。原则上也可以通过相应的方式把所属的定子布置在同一个水平平面中并因此也和各个承载环一起嵌套定位。同样地还可以设想，承载环具有相应的沿转动轴的方向延长的突起，在突起上设有或形成相应的、与设置在承载环平面下方的定子共同作用的环部段。这样实现了，相对紧凑地嵌套定位承载环且不必额外地中间布置在承载环平面下方的区域中延长的定子。单个的为环专门指定的轴向延伸的突起可以长度不同，因此单个定子可以布置在不同的平面中。然而原则上此处也可以设想（承载）环围绕一公共的转动轴。也可以设想两个备选布置方案如此组合，即环或环部段沿竖向和径向相互错开，因此例如得到从上向下阶梯状的布置结构。在本发明的该设计方案中，环直径和各所属的定子的直径步进地减小，相应的转子-定子对定位在沿竖向错开的平面中。

然而，作为该在一定程度上紧凑的布置方案的备选方案，也可以设想把各承载环连同其定子布置在不同且相对彼此倾斜的平面中。最后，转子-定子对的空间定位几乎可以任意选择，只要能实现承载环的转动以及由其引起的对接纳件的调节即可。

在转子相对于定子的空间布置方面，原则上可以设想两种不同的构造形式，其一是实施为内转子，其中各个转子布置在与该转子对应的定子内部，或者实施为外转子，其中定子布置在与该定子对应的转子内部。在根据本发明的六足设备中这两种实施方案都是可行的并且与各转子-定子驱动装置相对彼此的具体的空间定位（同心重叠、错开等）如何无关。

因为转子是可转动部件，所以为了能尽可能低摩擦地转动而希望以合适的方式支承转子。为此，承载环可以通过支承单元支承在一个或多个固定的部件上。这种固定的支承部件例如也可以是各个定子本身，例如定子分别具有一个例如利用径向向内或向外突出的环法兰形成的支承部段，转子通过合适的支承单元转动支承在该支承部段上。然而也可以设想，在承载环的竖向重叠的同心布置结构中，使（承载）环支承在布置在各环之间的支承单元的上方。因此，在各转子之间设置合适的支承单元，例如球轴承等，从而使转子直接在彼此上滚动。在此，所使用的支承单元、例如所述的球轴承可以是包含两个轴向轴承圈连同位于它们之间的球的、“完整的”球轴承，其中这两个轴承圈分别与一个和另一个转子连接。然而也可以设想，将相应转子本身用作轴承的一部分，即例如在所述转子上制成球槽，从而仅需把球设置在形成轴承圈的两个转子之间。与具有上述支承部段——在该部段上同样可以制成球槽——的定子同样地，转子也可以是支承单元本身的一部分。此处可以认定，除了所述的球轴承之外当然也可以使用任意其它的轴承类型，例如滚子轴承、滚针轴承、滑动轴承等甚至是空气轴承。

替代于所述的近似“内部”的转子支承方案，也可以设想，承载环分别具有支承臂，其中所有支承臂都通过支承单元支承在公共的中央支承座上。仅当驱动装置为内转子构造时这种设计方案是可行的。为此，设有中央支承座，该中央支承座在例如同心环布置方案中例如从六足设备的底板起经过各（承载）环延伸。在其上设有相应的支承部段，在支承部段上通过合适的支承单元（滚动轴承、滑动轴承等）转动支承各支承臂。

当然，所述的支承单元类型并非限制性的。自然可以设想不同的支承单元实施方式，支承单元实施方式也与各驱动装置是设计为内转子还是外转子相关。例如，还可以设想，对外转子方案设置相应的壳体，位于外部的转子转动支承在该壳体上，而对内转子方案来说，可以设想内壳体作为支承位置等。

除了前述具有承载环和定子环的本发明的设计方案——其中为每个闭合的承载环分派自己的定子环——外，对前述类型的六足设备还提出了本发明的第二主要备选方案，即每个支架布置在单独的承载环区段上，其中各个承载环区段连同布置在其上的支架是可动的，每个承载环区段形成机动式驱动装置的转子或转子的一部分，所述驱动装置还包括至少一个配属于承载环区段的环状定子。

根据该备选方案，支架不是布置在闭合的承载环上，而是布置在仅包围一确定的角范围——该角范围也可以极小、即可以仅具有很小的度数——的环区段上。该环区段形成包括定子的机电式驱动装置的转子，此处在这两者之间起作用的是定子侧产生的且用于转子运动的沿着定子传播的磁场，所述磁场使二者驱动耦合。此处转子也减小至区段部分区域，不需要形成闭合的环。原则上也可以为每个承载环区段分配自身的环状定子，亦即每个区段具有其自身的轨道。然而根据一特别合适的设计方案，为多个承载环区段分配一个公共的定子环，也就是说，在一个公共的定子上引导例如两个承载环区段。可以通过合适地控制产生磁场的定子侧元件使承载环区段单独地运动，也就是说，在定子侧产生单独的局部磁场。通过为了在一个公共的定子环上产生磁场而进行的合适的控制而以逻辑方式控制多个转子（通常也称为转动件）。例如，可以在一个公共的定子环上引导两个承载环区段，从而对于六个区段设置三个定子环。也可以在一个定子环上引导三个区段，从而仅需两个定子环。根据一特别合适且结构最小的实施方案，在一个公共的定子上引导所有五个或六个承载环区段。此处，仅设有唯一一个定子环，在其上设有直至六个公共的轨道，这些轨道在调节技术方面——即与驱动磁场的产生有关——彼此分开。因此，它们再次表现为六个可能彼此分开的环形轨道，这些环形轨道具有可彼此无关地定位的承载环区段。

与现有技术不同，本发明的该备选方案同样提供了针对本发明第一备选方案所述的优点，即尤其可以允许任意频繁的360°转动，因为此处也由于通过实现机电式驱动装置使转子和定子机械脱耦所以没有线路等阻碍转动。

尤其有利地如此改进本发明的该备选方案，即通过在转子和定子之间起作用的磁场使每个承载环区段——沿竖向观察——在定子上方浮动/滑动。如上所述，驱动原理基于电机，即基于磁场驱动构想。如果现在各个转子定位在定子上方，那么可以通过相应地调节在转子和定子之间起作用的磁场——如下文描述的那样该磁场通过定子侧的磁场产生件、即线圈产生——实现，各个转子以一限定的距离在定子上方浮动。例如，如果仅使用一个公共的定子环，那么所有五个或六个包括支架的承载环区段都在该定子环上浮动。这些承载环区段通过受调节的磁场相对于定子保持限定的距离。定子——与是仅设有一个定子还是设有多个定子无关——具有多个可单个控制的电线圈，可单独对各线圈供电。转子——下文仍有所说明——具有永磁体或仅通过对线圈调节供电而保持一定距离（具有软铁芯的磁阻）。如果定子场沿着定子轨道传播，那么该定子场牵引转子，即承载环区段连同支架，转子和励磁磁场一起行进。即这里涉及的是线性电机/直线电机（转动磁场线性电机）的工作原理，在此根据本发明线性电机形成闭合的圆形轨道。所有承载环区段都通过相互作用/交互作用的磁场在定子上被保持并被引导。这里不需要任何支承元件。

驱动装置所基于的机电驱动原理可以是任意的驱动原理，只要使用了转子-定子布置结构即可。这一点适用于所有被描述的本发明的设计方案和备选方案。转子和定子一起形成电机，原则上几乎可以实现几乎任何的、能集成在为六足设备专门指定的转子-定子布置结构中或者利用该转子-定子布置结构形成的机电驱动类型。例如可以设想，机电式驱动装置设计为步进电机、电子整流AC-或DC伺服电机、钟形电枢电机、电刷式直流电机、圆盘转子电机、缝隙电机（Spaltmotor）或线性电机。显然，所有待供电、因此需要电缆连接的部件都设置在定子上。在转子上仅设有必需的、不必供电的部件，因此不需要把电缆引导到转子处。因此定子包括多个可单独供电的线圈或由多个可单独供电的线圈组成，所述线圈用于产生与转子相互作用的磁场、亦即定子受到外部激励，这一点对于环定位的精确控制是有利的。在承载环或承载环区段本身上设有多个以例如环状构型布置的、与定子侧产生的磁场相互作用的磁体元件。然而，在使用闭合的承载环时不需要使磁体元件分布在承载环的整个圆周上，而是针对利用定子侧仅局部产生的磁场实现的相互驱动作用仅需要局部设置磁体元件。可以设想，设有检测件，该检测件能识别出转子侧设置的磁体元件局部地恰好处于哪个位置，从而在控制设备方面也可以仅对必须针对与转子侧磁体元件的相互作用而瞬时产生磁场的线圈进行驱动。替代地，承载环或承载环区段本身也可以整体由所述的磁体元件形成。金属板件或永磁体等可以用作磁体元件。原则上可以认定，线圈的构造和设计以及磁体元件的构造和设计是任意的且分别对应于实现的机电式驱动类型、即所实现的电机类型（参见上述非穷举的列举）的需要进行选择。

周向分辨率、即定子侧设置的线圈的数量以及转子侧设置的磁体元件的数量是任意的且可以根据六足设备的要求或使用目的规定。例如，如果定子构造为64极的步进电机定子——其具有64个可单独供电的线圈，那么可以通过合适的具有128-tel步距的控制装置把圆周分为总共16384个步距，也就是说可以实现16384个规定的环位置。这个例子已经实现了对单个承载环或承载环区段的高精度定位的可能性以及由此引起的接纳件的期望的空间位置的高精度的可调节性。

如上所述，在定子上设有可供电的线圈。例如，为此定子由底座环/基础环组成，相应的形成线圈芯的线圈载体在底座环上径向向内或径向向外（根据作为内转子或外转子的实施方案，下文仍将涉及）伸出，线圈围绕该线圈载体卷绕。线圈载体或线圈本身和其绕组的布置和设计当然可以针对电机进行选择。对线性电机的设计方案来说，线圈沿径向围绕定子卷绕，此处不需要向外突出的线圈载体。与线圈相邻的是设有与线圈或通过线圈产生的磁场相互作用的磁体元件的、根据设计方案是承载环区段或承载环或环部件的部件。承载环或承载环区段可以整体由磁体元件制成，在使用合适的磁板的情况下、环或区段是组装的板部件。然而当然也可以设想，在承载环或环区段上布置单独的磁体元件，例如相应的板件或永磁体。此处该设计方案是任意的并且根据所选的驱动装置类型或期望的六足设备结构形式或在考虑使用领域的情况下得到。

为了检测出承载环或承载环区段相对于定子的精确位置，在本发明的一种改进方案中为每个承载环或承载环区段配设有至少一个位置传感器以检测转子相对于定子的位置。通过该位置传感器——希望该位置传感器具有尽可能高的分辨率——可以极其精确地确定环位置或区段位置，这一点对于在待控制的接纳件位置方面精确控制各承载环或环区段是必要的。当然设计方案也可以是，此处不设置用于驱动位置传感器的转子侧馈电电缆等，而是使位置传感器位于定子侧且与转子相互作用。

例如，优选使用布置在定子侧的霍尔传感器作为位置传感器，该霍尔传感器与位于相应承载环或承载环区段上的发射信号的元件共同作用。霍尔传感器利用霍尔效应来测量磁场。如果霍尔传感器被电流流过且被带到与之垂直地延伸的磁场中，那么霍尔传感器提供一与磁场强度相关的输出电压，该输出电压因此表现为作用的磁场的参数。如果在承载环或承载环区段上布置相应的发射信号的元件——通过所述元件实现与霍尔传感器的场相互作用，那么由此可以通过简单的方式检测位置。尤其合适的是，发射信号的元件是承载环侧或区段侧设置的磁体元件本身，也就是说，位置传感器直接与承载环或承载环区段的磁体元件共同作用，并由此进行位置检测，因此不需要布置额外的发射信号的元件。

最后，根据本发明的一改进方案，使用一个公共的、控制各驱动装置的控制设备，通过该控制设备单独地控制各驱动装置，也就是说，通过控制设备这样单独地控制每个单个线圈或其供电，从而如用于实现调节任务的期望的环运动或区段运动所要求的那样建立对此所必须的磁场。

最后应该指出，虽然前文描述了机电式驱动原理，但是也可以使用其它利用转子和定子的驱动原理。也可以设想，实现压力空气驱动的驱动原理、热力学的驱动原理或流体静力学的驱动原理，其中根据待实现的驱动原理可以相应地设计转子和定子。

原则上适用的是，所实现的驱动原理、尤其是机电式驱动原理是高动态的，这是因为能在高转速的同时实现高转矩。取消了单独的变速器/传动装置等。也就是说，根据本发明的六足设备尤其适合于动力学应用，其中最终应用领域是任意的。因为根据本发明的六足设备可以应用于各种需要使布置在接纳件上或与接纳件连接的物体空间运动或对所述物体精确地空间定位的情况中。可通过接纳件运动和定位的设备可以具有任意特性。可以设想小设备和极小的设备，例如在医药技术中应用的手术装置或工作装置，所述手术装置或工作装置布置在接纳件上且通过移动接纳件同样可以在空间中任意地相对于待处理的物体移动。也可以设想一种应用，即在加工技术中要应用的工具或工件架，此处工具或接纳待加工的工件的支架位于接纳件上。工具、例如铣刀等通过六足设备转动并相对于工件运动，或者通过六足设备使位于支架上的工件相对于例如位置固定的或者同样通过六足设备或另一个控制器可运动的工具运动。大型结构，如望远镜或卫星天线或模拟器、如飞行器模拟器、直升飞机模拟器或机动车模拟器也可以装备根据本发明的六足设备。例如，望远镜或例如单个透镜或其它部件可以通过六足设备高精度地且任意地在空间中定位。可以是任意大小的卫星天线可以通过六足设备高精度地相对于固定点定向。对于在模拟器中的应用，在使用根据本发明的六足设备的情况下可设想高动态的调节运动直至碰撞模拟器。例如，还可以设想用于在X射线仪器中，尤其是计算机断层成像设备/计算机断层扫描设备（Computertomographiegeraet）中。辐射源和辐射接收器可以彼此相对地布置在环状接纳件上，该接纳件的大小构造成使得物体能运动经过该接纳件。物体运动经过该接纳件，因为六足设备本身也是环状的开放部件，所以物体也必然会运动经过该部件。因此，这样实现了，成像单元（辐射源和辐射接收器）沿着物体运动且当然也由于承载环的转动以高速度围绕患者转动。因此，接纳件的空间位置的可调节性也允许摄影平面相对于患者任意倾斜，因此在检查中摄影平面本身可以被任意选择并设定，且可以从不同的方向和转角来拍摄照片。然而（本发明的）应用不是仅限于X射线成像领域，而是原则上可以用在所有成像检查方法中并且可以用于可能的辐射治疗等。

附图说明

本发明的其他优点，特征和细节由下面介绍的实施例以及借助于附图得到。附图中：

图1示出本发明第一实施方式的六足设备的剖视原理图；

图2示出图1中六足设备的承载环-定子布置结构的俯视图；

图3示出本发明第二实施方式的六足设备的剖视原理图；

图4示出图3中六足设备的承载环-定子布置结构的俯视图；

图5示出承载环-定子布置结构的另一个实施方式的俯视图；

图6示出承载环的另一个可能的支承方案的部分视图；

图7示出第三实施方式的六足设备的俯视透视图；

图8示出图7中六足设备的仰视透视图；

图9示出根据图7视角的六足设备的放大的部分视图；

图10示出根据图9视角的六足设备的放大的部分视图；

图11示出类似于图7至10中的六足设备的另一个实施方式，但所述六足设备针对每个定子各具有一个承载环区段；

图12示出根据本发明的六足设备的第一可能应用方案的原理视图；

图13示出根据本发明的六足设备的第二可能应用方案的原理视图；

图14示出根据本发明的六足设备的第三可能应用方案的原理视图；

图15示出根据本发明的六足设备的第四可能应用方案的原理视图；

图16示出根据本发明的六足设备的第五可能应用方案的原理视图；以及

图17示出根据本发明的六足设备的第六可能应用方案的原理视图。

具体实施方式

图1示出根据本发明的六足设备1，包括例如板状或环状的接纳件2，在该接纳件上可以布置通过六足设备1而在空间中可动的物体（此处未详细示出）。在接纳件2上布置有可动支承在铰接装置3中的杆件4，其中总共布置有六个杆件，然而在根据图1的剖视图中仅示出四个。这些杆件分别在第一转动铰接装置5中围绕一轴转动支承，其中转动铰接装置5本身围绕一转动轴6转动支承在接纳件2的相应的突起部上。由此实现各个杆件4的万向节式的铰接支承。

杆件4利用其另一端部通过另一铰接装置7布置在各一个支架8上。铰接装置7又包括转动铰接装置9，转动铰接装置9本身围绕另一转动轴10转动支承在一铰接支架11上，该铰接支架本身可转动地接纳在支架8上。因此，这里也实现了万向节式的运动支承，并且具有额外的围绕铰接支架11的转动支承单元12的转动可能性。总之从所述的支承结构得到接纳件2的高度可运动性，因此接纳件2可以定位在极多的空间位置中，这一点通过改变各个支架8相对彼此的相对位置来实现，对此随后仍将描述。

六足设备1还包括总共六个承载环13。在每个承载环13上分别固定有一支架8，为此支架8具有近似轴向延伸的部段25，该部段过渡至固定部段21中，通过该固定部段把支架8固定在相应的承载环13上。明显地这些承载环13同心重叠布置，所有承载环具有相同的直径，且它们都能围绕一公共的中心轴转动。

各个承载环13分别形成驱动装置的转子，除承载环13——即转子外，该驱动装置还包括分别一定子14，其中为每个承载环分别分派一定子14。定子在外侧包围转子15，亦即各个转子15是内转子，因此分别由一转子15和一定子形成的驱动装置是内转子驱动装置。

驱动装置是机电式驱动装置，参见图2，在定子14上设有径向向内突出的线圈载体16，该线圈载体分别带有线圈17，也就是说线圈17缠绕在线圈载体16上。线圈载体16在其内侧上具有扩展的部段18，转子15位于该扩展的部段对面。在此处描述的设计方案中，各个承载环13同时形成转子15。为此，承载环由多个单个的磁体元件19组成、例如由合适的叠片组等组成，参见图2，叠片组安装为环状。支架8通过其固定部段21在该转子15上固定在固定部段20上。

像从图1可以看到的，转子15和定子14沿竖向叠置。定子14是位置固定的，而转子15在工作中转动，对此随后仍将描述。为了实现这种转动运动而设有支承单元22，在示出的该实施例中支承单元轴向作用。沿竖向观察，支承单元22位于各转子15之间或者位于最下部转子15和底板23之间或者最上部转子15和盖板24之间。例如，该支承单元12是简单的球，在相应的此处未详细示出的球槽中引导该球，球槽形成在转子15的各正面和背面上，或者底板23和盖板24上。这些球槽形成用于球的滚动面，因此不必设置单独的座圈/滚动圈。然而，当然也可以使用完整的轴向轴承。在任何情况下每个承载环13、进而每个转子都能单独转动。

通过借助于定子14建立相应的磁场以及磁场与转子15或者说在那里的磁体元件19的相互作用，实现单个承载环15的运动以及由此导致的单个支架的运动以及由此又导致的单个杆件4的运动和空间移位。通过未详细示出的控制设备实现了，能对每个定子14的每个单个线圈17进行单独控制、即供电。通过对线圈17供电而建立磁场，该磁场与定子14的磁体元件19共同作用。该磁场可以通过合适的线圈控制装置按周向传播，因此转子15通过该移动场/行波场而运动。根据线圈17的控制可以使单个承载环13转动，或者使多个承载环13或所有承载环同时转动。这样实现了，在单个支架8的按照圆周的运动自由度的框架内任意相对彼此调节承载环13。由此导致单个杆件4相对彼此的角位置的变化，这又表现为接纳件2的空间位置的相应的变化。

此外，在定子14上布置有位置传感器33，例如用于检测转子15的精确位置的霍尔传感器（参见图2）。该霍尔传感器和磁体元件19相互作用，因此能够检测出单个的、转动经过该传感器的磁体元件19的运动。该传感器与未示出的控制设备通信，该控制设备控制整个六足设备的工作并由传感器信号获得各个承载环13相对于定子14的相应的实际位置。

图1和2示出具有由转子15和定子14形成的内转子类型的驱动装置的六足设备，而图3和4示出根据本发明的、具有定子14和转子15的外转子构造类型的六足设备1。图3和4的六足设备1的结构很大程度上对应于图1和2的六足设备的结构，尤其是在接纳件2、杆件4和其在接纳件2上以及在支架8上的支承方面是这样的。然而，与根据图1和2的实施例的不同在于，定子14布置在内侧，而转子15——即承载环13——布置在外侧，包围定子14。每个定子也由环组成，但在该环上布置有径向向外突出的线圈载体16，线圈载体也带有单个缠绕的线圈17。承载环13，即转子15位于具有端侧的部段18的线圈载体16对面，该转子此处也由多个单个的磁体元件19组成，磁体元件19组装为环状。为了转动支承单个承载环13又设有单个支承单元22，例如又设有已经描述的球（当然也可以设想其它滚动体），因此承载环13可各自相对彼此转动。

因此在该设计方案中转子15或承载环13位于外部，所以支架8必须也从外部引导至承载环13，因此部段25在外侧延伸且过渡至固定部段21。

此处还设有位置传感器33，例如霍尔传感器，该传感器也用于对位于外部的转子15的位置进行检测，且与磁体元件19相互作用。

工作方式对应于图1和2中关于六足设备1所述的方式。通过选择性地对单个线圈17供电也产生合适的磁场，通过磁场与转子15的磁体元件19的相互作用导致转子的转动，由此实现单个杆件4的移动并进而导致接纳件2的移动。

图4示出同样是内转子类型的转子-定子布置结构的另一实施例。转子15——此处仍与承载环13相同——例如仍由单个的磁体元件19构成。在外侧与该磁体元件19相对的是定子14，在定子上设有多个单个的线圈17，然而这里线圈缠绕为环状线圈。和前述实施方式中线圈径向延伸地缠绕不同，此处线圈17近似沿周向缠绕。为了在对单个线圈17供电时产生的磁场能与转子15耦合而设有相应的磁轭26，所述磁轭近似形成定子14的内侧并且与转子15对置。在对线圈17合适地供电时，这里也可以达到任意的磁场变化，这种磁场变化导致单个转子15的运动。

图6示出单个承载环13的另一个实施方式或可能的支承方案的原理图，其中此处仅示出承载环13，而未示出所属的定子14。在示出的例子中，每个承载环13具有向内指向的支承臂27，其中所有支承臂终止于承载环13的中央且通过合适的支承单元——像滚动轴承、滚子等——支承在共同的中心支承座28上。为此，每个支承臂27具有合适的支承通孔，该支承通孔本身例如构成滚动轴承的外圈或者在这个支承通孔中缩装（einschrumpfen）这种外圈或滚动轴承本身。总之，通过这些内部的支承座28提供简单的转动支承结构。另外，在每个支承臂27上设有分别用于一单独的、这里没有详细示出的支架8的固定接纳部29。也就是说，它可以与相应的承载环13以不能相对转动的方式连接。

图7至10示出本发明的第二基础备选方案中的六足设备1的例子，其中未使用承载环，而是仅使用尺寸很短的承载环区段，该承载环区段通过磁场近似浮动地保持在定子上方并运动。在此对相同的部件可以使用相同的附图标记。

根据该备选方案的根据本发明的六足设备1同样包括接纳件2，在接纳件2上在铰接装置3中以可动支承的方式布置有杆件4。此处，杆件4也分别在第一转动铰接装置中围绕轴转动支承，其中转动铰接装置5本身围绕第二转动轴转动支承在接纳件2中。此处也得到万向节类型的铰接支承。参阅图1中关于六足设备的相应的描述。

此处仍通过另一个铰接装置把杆件4的另外的端部分别布置在支架8上，其中该铰接装置仍制成万向节式的，参见图1对六足设备1的描述。

然而与上述实施方式中的设计方案不同，此处的每个支架8布置在承载环区段45上，该承载环区段45仅是很短的环区段且其宽度基本上与支架宽度相当。没有单独的闭合的承载环，而是仅设置极短的承载环区段。沿横截面观察，承载环区段基本上为L形，例如参见图8，该L形具有在此处唯一设置的定子14上方延伸的第一腿部46以及在内侧接合在定子14中的第二腿部47。在该实施方式中所有六个承载环区段45都明显在一公共的定子14上运行。

参见图9和10，定子14具有槽结构，亦即设置有多个深挖的槽48。在每个这样径向延伸的槽中分别卷绕线圈49，因此该线圈同样径向延伸。每个线圈49可通过单独的线路50供电，也可以在相应的供电时建立自身的磁场。在附图中为了清晰仅绘出若干线圈49和其线路50，当然围绕整个定子圆周在每个槽48中都缠绕一线圈49。也就是说，围绕整个定子圆周在任意位置中可以通过对一个或多个线圈49的相应供电而产生任意磁场。

该磁场与各个承载环区段45共同作用。承载环区段45由合适的材料制成，例如其可以由一列并排布置的永磁体组成，或者由其它合适的材料组成，该其它合适的材料可以与以特定形式在线圈侧产生的磁场相互作用。所述场与两个腿部46、47相互作用，由此在两个平面中实现高的刚性。如此设计这种相互作用，即通过定子侧产生的磁场越过与定子14间隔开的狭窄的缝隙来引导每个承载环区段45，也就是说，每个承载环区段45近似以其腿部46在定子14上方浮动且不接触定子。最后，所有承载环区段45在定子14上方浮动，因此整体得到只通过该“基本磁场”承载的布置。即承载环区段仅通过定子侧产生的磁场或其与承载环区段45的相互作用而保持在定子上。此处不需要支承元件。

由此处也未详细示出的控制设备来控制对各线圈49的整个供电工作，例如如此控制线圈，即一方面产生该基本磁场，该基本磁场使承载环区段45相对于定子14保持限定的距离。另一方面，也通过控制设备如此控制供电工作，即得到用于使承载环区段45沿着定子环轨道运动的移动磁场，也就是说，根据期望地按照圆周的移动段来产生一磁场，该磁场与待运动的承载环区段45互相作用并沿着该移动段在定子侧传播且同时拖动承载环区段45。因此，每个承载环区段45形成线性电机的转子，其第二部件是定子14。也就是说，此处描述的驱动原理是线性电机的驱动原理，然而线性电机在此处被闭合成环形轨道，相对尺寸很短的承载环区段45、即单个转子在该环形轨道上运行。

然而不是必须产生恒定的基本磁场。而是也可以设想，仅在承载环区段45恰好所在的地方产生局部场，从而使所述承载环区段45通过局部产生的磁场而浮动。该局部产生的磁场可以为了承载环区段运动而相应地沿着定子传播，为此相应变化地控制各个线圈绕组。也就是说，仅对为了产生磁场而根据相应承载环区段45的位置必须实际控制的线圈49供电以产生局部的磁场。可以通过优选设置在定子侧的合适的位置传感器来进行哪些线圈49应该被供电的基本检测或者承载环区段45的基本位置检测。这同样适用于所有具有该工作原理的实施方案。此处也可以使用霍尔传感器等。然而必要时也可以仅仅在调节技术方面检测承载环区段45的位置，这是因为由于在转子和定子场之间的相互作用而始终在恰好布置有承载环区段45的区域中出现可检测的场变化，这可以在控制设备侧被检测出并被分析以用于位置确定。

在本发明的该设计方案中明显可实现，通过承载环区段45能在各个可能的按照圆周的运动路径内部任意定位，使得也可以任意改变单个的承载环区段45和进而支架8并利用它们改变单个的与它们联接的杆件4的空间位置。在所有承载环区段45的同时运动中，由于此处没有连接线路等被引导至承载环区段45或共同转动的六足设备部件，当然可以实现任意频繁的360°的转动。唯一的线路连接是固定的线路45至线圈49。在所述的实施例中，如上所述，所有六个承载环区段45都在一公共的定子14上运行。因为每个承载环区段45都能单独地移动，而所有承载环区段45可同时360°转动，所以在示出的实施例中，给出六个单独的虚拟的环形轨道，在调节技术方面六个单独传播的磁场围绕这六个环形轨道延伸，也就是说，必须产生六个单独的转动的磁场以使每个单个的承载环区段45运动360°。这一点通过对单个线圈49、即单个定子绕组的合适的控制容易地实现。在相应密封地封装的情况下，可以建立极精确且清晰限定的、承担引导承载环区段任务的磁场。

此处根据本发明实现的驱动原理是转动场线性电机（磁悬浮列车）的原理，该转动场线性电机在此闭合为环状。虽然在示出的例子中所有六个承载环区段45都在一个公共的定子14上运行，然而也可以设想，例如可以仅两个承载环区段45在定子14上运行，从而总共设置三个单独的定子14，该定子分别具有两个在其上运行的承载环区段45。替代地，也可以在定子14上运行三个承载环区段45，从而仅需要设置两个定子14。然而，部件最少且因此最简单的设计方案是在图7至10中示出的实施方案，然而该实施方案在调节技术方面稍复杂，这是因为必须通过一个公共的定子14产生六个单独的转动场用以驱动。

相对于前述实施方式，图11示出六足设备1，其利用相同的线性电机原理工作，然而其中总共设置六个单独的定子14，这些定子分别承载并引导承载环区段45。在此，承载环区段45与相应的支架8连接，支架在必须的轴向长度上延伸至此处同心的结构中，以使位于该支架的端部的承载环区段45处于正确的位置中。如前所述，此处也通过单个的定子侧产生的转动磁场实现单个承载环区段45的运动以及进而杆件的运动。

图12至17示出根据本发明的六足设备1的不同应用例子。虽然在该附图中分别示出包括闭合的承载环的六足设备1，当然六足设备1也可以是具有单个承载环区段的六足设备，如图7至10中示例性示出的具有一个定子或像作为替代方案描述的那样具有多个定子。

图12示出根据本发明的六足设备1的第一应用例子。在此处为环状的接纳件2上布置有彼此面对的辐射源30和辐射接收器31。例如，辐射源是X光管，而辐射接收器31是X光接收器。物体32运动至环状接纳件2中或者接纳件2运动经过物体。因为六足设备本身具有敞开的环设计，所以物体2也能运动经过六足设备本身，因此也可以针对较长的物体工作。在拍摄图像的框架中，接纳件2和进而辐射源30和辐射接收器31可以倾斜，因此可以相对于物体32占据不同的图像平面位置，例如接纳件2自然也可以不受限制地围绕物体32转动360°。

图13示出根据本发明的六足设备1的可能应用方案的第二个例子。六足设备在此用于对布置在接纳件2上的卫星天线或碟形天线34进行调节。在此六足设备1具有外壳体35，该外壳体对外将六足设备封装。卫星天线或碟形天线34可以任意在空间中移动且通过位置固定的六足设备1相对于固定点任意定向。

图14示出根据本发明的六足设备1的第三可能应用方案，六足设备在此用于运动同步。在此在接纳件2上布置有椅子35，在示出的例子中人36坐在椅子上。为了运动同步，例如与游戏控制台或3D电影院相关地用于效果同步或者在飞行模拟器或驾驶模拟器中的运动同步，通过六足设备1使椅子35运动，椅子可转动和倾斜以便模拟出期望的运动。

图15示出根据本发明的六足设备1同时作为此处形式为棱镜38的光学组件37的调节元件和载体的应用，该棱镜38例如用作用于激光射束的偏转元件等。棱镜38仅是一个例子，当然也可以通过六足设备1调节任意其它光学元件，像反射镜或透镜等。

图16示出根据本发明的六足设备1同时作为待加工的工件39的调节元件和载体的应用，该工件此处是待打磨的光学透镜40。工件39通过一合适的固定装置固定在接纳件2上。通过六足设备1使工件39相对于固定的工具41——此处是透镜打磨器42——运动，因此透镜打磨器42例如可以打磨工件39。当然例如也可以设想，工件39是通过工具41以切削方式加工的金属构件。工具41在此例如也可以是激光器或者施加粘合剂等的工具。也就是说，工具41可以是任意的，或者利用工具执行的作用于工件39的行为可以是任意的，工件39也可以是任意的。但其基础是：通过六足设备1使工件39在工具41上运动。

最后，图17示出根据本发明的六足设备1的可能应用方案的实施例，在此六足设备作为工具43的载体，此处工具例如形式为铣刀44。工具43直接固定在六足设备1的接纳件2上，并且可以通过杆件4的转动以及进而接纳件2的转动而在保持此前设定的空间定向的情况下以高速度转动。也就是说，通过自身转动实现对位置固定的工件的加工。此外，可以通过杆件4的移动而在主转动期间改变工具在空间运动的框架中表现出的包络线，也就是说，在工具43的连续转动中该工具在空间上运动并且可以沿着位置固定的工件移动。

根据本发明的六足设备1的可能应用方案不局限于所述的实施例，在应用领域方面和能以根据本发明的每种结构形式实现的六足设备的具体结构形式方面都不局限于所述的实施例。相反可以将六足设备1用于使任意物体在空间内运动，与物体大小无关，这是因为六足设备1可以设计为任意大小并具有相应功率/能力。根据待运动的物体或待执行的任务，六足设备可以是小规格的，具有例如仅几十厘米的直径，然而也可以具有超过一米或数米的直径。

Claims (16)

1.一种六足设备，包括——优选板状的——接纳件，在所述接纳件上设有至少五个、优选六个在铰接装置中支承的杆件，其中每个杆件的另一个端部都铰接设置在一支架上，其中所有支架都能沿圆形轨迹运动，其特征在于，每个支架（8）设置在一单独的承载环（13）上，其中相应的承载环（13）能连同设置在其上的支架（8）一起运动，每个承载环（13）形成机电式的驱动装置的转子（15）或转子（15）的一部分，所述驱动装置还包括配属于相应的承载环（13）的环状定子（14）。

2.根据权利要求1所述的六足设备，其特征在于，所述承载环（13）同心地重叠设置或同心地嵌套设置，或者所述承载环（13）沿竖向和径向相互错开设置。

3.根据权利要求1或2所述的六足设备，其特征在于，每个转子（15）设置在分派给它的定子（14）的内部，或者所述定子（14）设置在分派给它的转子（13）的内部。

4.根据上述权利要求中任一项所述的六足设备，其特征在于，所述承载环（13）通过一支承单元（22）支承在一个或多个固定的部件上；或者所述承载环（13）通过设置在所述承载环（13）之间的支承单元（22）支承。

5.根据权利要求4所述的六足设备，其特征在于，相应的定子（14）是所述的固定部件或一固定部件。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的六足设备，其特征在于，所述承载环（13）分别具有支承臂（27），其中所有支承臂（27）通过支承单元支承在一公共的中央支承座（28）上。

7.一种六足设备，包括——优选板状的——接纳件，在所述接纳件上设有至少五个、优选六个在铰接装置中支承的杆件，其中每个杆件的另一个端部都铰接设置在一支架上，其中所有支架都能沿圆形轨迹运动，其特征在于，每个支架（8）设置在一单独的承载环区段（45）上，其中各承载环区段（45）能连同设置在其上的支架（8）一起运动；每个承载环区段（45）形成机电式驱动装置的转子或转子的一部分，所述驱动装置还包括至少一个分派给所述承载环区段（45）的环状定子（14）。

8.根据权利要求7所述的六足设备，其特征在于，给多个承载环区段（45）分派一个公共的定子（14），或者给所有承载环区段（45）分派一个公共的定子（14）。

9.根据权利要求7或8所述的六足设备，其特征在于，沿竖向观察，每个承载环区段（45）通过在承载环区段（45）和定子（14）之间起作用的磁场而在所述定子（14）上方浮动。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的六足设备，其特征在于，每个承载环区段（45）具有L形形状，具有位于所述定子（14）上方的第一腿部（46）和在内周或外周上抓住所述定子（14）的第二腿部（47）。

11.根据上述权利要求中任一项所述的六足设备，其特征在于，在所述定子（14）上设有多个能被单独供电的线圈（17）以用于产生与所述转子（15）相互作用的磁场。

12.根据权利要求11所述的六足设备，其特征在于，在所述承载环（13）上或在所述承载环区段上设有多个以环状或环段状构造布置的、与定子侧产生的磁场相互作用的磁体元件（19），或者所述承载环（13）或承载环区段本身由该磁体元件（19）形成。

13.根据上述权利要求中任一项所述的六足设备，其特征在于，为每个承载环（13）或承载环区段配设有至少一个位置传感器（30）以检测转子（15）相对于定子（14）的位置。

14.根据权利要求13所述的六足设备，其特征在于，作为位置传感器（30）设有在定子侧布置的霍尔传感器，所述位置传感器与位于相应的承载环（13）或承载环区段上的发出信号的元件共同作用。

15.根据权利要求14所述的六足设备，其特征在于，所述发出信号的元件是在承载环侧或承载环区段侧设置的磁体元件（19）本身。

16.根据上述权利要求中任一项所述的六足设备，其特征在于，设置有一公共的、控制单个驱动装置的控制设备。

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